بررسي تاثير پارامترهاي موثر بر الگوي قرارگيري بهينه عملگرهاي پيزوالكتريك در كاهش تمركز تنش با استفاده از الگوريتم پرندگان

Investigating the effect of parameters affecting the optimal placement of piezoelectric actuators on reducing stress concentration using PSO algorithm

در اين مقاله به بررسي پارامترهاي موثر بر الگوي بهينه قرارگيري عملگرهاي پيزوالكتريك در اطراف يك سوراخ در يك صفحه تحت كشش به منظور كاهش تمركز تنش پرداخته شده است. بدين منظور، يك نسبت سفتي كه در آن پارامترهاي موثر بر جايابي عملگرهاي پيزوالكتريك در اطراف سوراخ نشان داده ارائه شده است. در اين نسبت سفتي، چهار پارامتر مدول الاستيسيته، ضخامت ورق، ضخامت پيزوالكتريك ­ها و ولتاژ اعمالي به عملگرهاي پيزوالكتريك­ به عنوان پارامترهاي موثر بر جايابي عملگرها در اطراف سوراخ معرفي شده است. براي بررسي جايابي بهينه عملگرهاي پيزوالكتريك از الگوريتم بهينه سازي پرندگان استفاده شده است. سپس با استفاده از الگوريتم بهينه سازي پرندگان يك كد پايتون براي مشخص كردن بهترين الگو براي تحريك در اطراف سوراخ براي تاثير پارامترهاي مختلف نوشته شده است. با استفاده از الگوريتم بهينه سازي پرندگان، منطقه و بهترين محل تكه هاي پيزوالكتريك مورد بررسي قرارگرفته و الگوي بهينه از محل قرارگيري عملگرهاي پيزوالكتريك در اطراف سوراخ ارائه شده است. پس از آن تاثير افزايش مساحت تكه هاي پيزوالكتريك در كاهش ضريب تمركز تنش در درصدهاي مختلف تكه ­هاي پيزوالكتريك بررسي شده است. براي تجزيه و تحليل نتايج بدست آمده از حل المان محدود، نتايج با آزمايش­هاي تجربي مقايسه شده است.

This article examines the factors affecting the optimal model of piezoelectric actuators’ placement around a hole in a plate under tension in order to reduce stress concentration. It has been provided a stiffness ratio in which the parameters affecting piezoelectric actuators’ placement around a hole are shown. this stiffness ratio is introduced with four parameters include modulus of elasticity, thickness of the plate, thickness of the piezoelectric actuators and voltage applied to piezoelectric actuators as the parameters affecting actuators placement around the hole. In this study PSO algorithm was used to examine the optimum placement of piezoelectric actuators. Next, using particle swarm optimization algorithm, a python code is developed to specify the best pattern for actuation around the hole for effect of different parameters. Using particle swarm optimization algorithm, the area and the best location of piezoelectric patches are investigated and the optimum pattern recognition around the hole is presented. Then, the effect of increasing the area of piezoelectric patches on stress concentration reduction is investigated for all percentage area of piezoelectric patches. To analyze the results, the solution of finite element on an experiment was used.